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BS EN 62137-4:2014 Electronics assembly technology - Endurance test methods for solder joint of area array type package surface mount devices, 2015
- 30314600-VOR.pdf [Go to Page]
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms definitions and abbreviations [Go to Page]
- 3.1 Terms and definitions
- 3.2 Abbreviations
- 4 General
- 5 Test apparatus and materials [Go to Page]
- 5.1 Specimen
- 5.2 Reflow soldering equipment
- 5.3 Temperature cycling chamber
- 5.4 Electrical resistance recorder
- 5.5 Test substrate
- 5.6 Solder paste
- 6 Specimen preparation
- 7 Temperature cycling test [Go to Page]
- 7.1 Pre-conditioning
- 7.2 Initial measurement
- 7.3 Test procedure
- 7.4 End of test criteria
- 7.5 Recovery
- 7.6 Final measurement
- 8 Temperature cycling life
- 9 Items to be specified in the relevant product specification
- Annex A (informative) Acceleration of the temperature cycling test for solder joints [Go to Page]
- A.1 General
- A.2 Acceleration of the temperature cycling test for an Sn-Pb solder joint
- A.3 Temperature cycling life prediction method for an Sn-Ag-Cu solder joint
- A.4 Factor that affects the temperature cycling life of the solder joint
- Annex B (informative) Electrical continuity test for solder joints of the package [Go to Page]
- B.1 General
- B.2 Package and daisy chain circuit
- B.3 Mounting condition and materials
- B.4 Test method
- B.5 Temperature cycling test using the continuous electric resistance monitoring system
- Annex C (informative) Reflow solderability test method for package and test substrate land [Go to Page]
- C.1 General
- C.2 Test equipment [Go to Page]
- C.2.1 Test substrate
- C.2.2 Pre-conditioning oven
- C.2.3 Solder paste
- C.2.4 Metal mask for screen printing
- C.2.5 Screen printing equipment
- C.2.6 Package mounting equipment
- C.2.7 Reflow soldering equipment
- C.2.8 X-ray inspection equipment
- C.3 Standard mounting process [Go to Page]
- C.3.1 Initial measurement
- C.3.2 Pre-conditioning
- C.3.3 Package mounting on test substrate
- C.3.4 Recovery
- C.3.5 Final measurement
- C.4 Examples of faulty soldering of area array type packages [Go to Page]
- C.4.1 Repelled solder by contamination on the ball surface of the BGA package
- C.4.2 Defective solder ball wetting caused by a crack in the package
- C.5 Items to be given in the product specification
- Annex D (informative) Test substrate design guideline [Go to Page]
- D.1 General
- D.2 Design standard [Go to Page]
- D.2.1 General
- D.2.2 Classification of substrate specifications
- D.2.3 Material of the test substrate
- D.2.4 Configuration of layers of the test substrate
- D.2.5 Land shape of test substrate
- D.2.6 Land dimensions of the test substrate
- D.3 Items to be given in the product specification
- Annex E (informative) Heat resistance to reflow soldering for test substrate [Go to Page]
- E.1 General
- E.2 Test apparatus [Go to Page]
- E.2.1 Pre-conditioning oven
- E.2.2 Reflow soldering equipment
- E.3 Test procedure [Go to Page]
- E.3.1 General
- E.3.2 Pre-conditioning
- E.3.3 Initial measurement
- E.3.4 Moistening process (1)
- E.3.5 Reflow heating (1)
- E.3.6 Moistening process (2)
- E.3.7 Reflow heating process (2)
- E.3.8 Final measurement
- E.4 Items to be given in the product specification
- Annex F (informative) Pull strength measurement method for the test substrate land [Go to Page]
- F.1 General
- F.2 Test apparatus and materials [Go to Page]
- F.2.1 Pull strength measuring equipment
- F.2.2 Reflow soldering equipment
- F.2.3 Test substrate
- F.2.4 Solder ball
- F.2.5 Solder paste
- F.2.6 Flux
- F.3 Measurement procedure [Go to Page]
- F.3.1 Pre-conditioning
- F.3.2 Solder paste printing
- F.3.3 Solder ball placement
- F.3.4 Reflow heating process
- F.3.5 Pull strength measurement
- F.3.6 Final measurement
- F.4 Items to be given in the product specification
- Annex G (informative) Standard mounting process for the packages [Go to Page]
- G.1 General
- G.2 Test apparatus and materials [Go to Page]
- G.2.1 Test substrate
- G.2.2 Solder paste
- G.2.3 Metal mask for screen printing
- G.2.4 Screen printing equipment
- G.2.5 Package mounting equipment
- G.2.6 Reflow soldering equipment
- G.3 Standard mounting process [Go to Page]
- G.3.1 Initial measurement
- G.3.2 Solder paste printing
- G.3.3 Package mounting
- G.3.4 Reflow heating process
- G.3.5 Recovery
- G.3.6 Final measurement
- G.4 Items to be given in the product specification
- Annex H (informative) Mechanical stresses to the packages [Go to Page]
- H.1 General
- H.2 Mechanical stresses
- Bibliography
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Region for evaluation of the endurance test
- Figure 2 – Typical reflow soldering profile for Sn63Pb37 solder alloy
- Figure 3 – Typical reflow soldering profile for Sn96,5Ag3Cu,5 solder alloy
- Figure 4 – Test conditions of temperature cycling test
- Figure A.1 – FBGA package device and FEA model for calculation of acceleration factors AF
- Figure A.2 – Example of acceleration factors AF with an FBGA package device using Sn96,5Ag3Cu,5 solder alloy
- Figure A.3 – Fatigue characteristics of Sn96,5Ag3Cu,5 an alloy micro solder joint (Nf = 20 % load drop from initial load)
- Figure B.1 – Example of a test circuit for the electrical continuity test of a solder joint
- Figure B.2 – Measurement example of continuously monitored resistance in the temperature cycling test
- Figure C.1 – Temperature measurement of specimen using thermocouples
- Figure C.2 – Repelled solder caused by contamination on the solder ball surface
- Figure C.3 – Defective soldering as a result of a solder ball drop
- Figure D.1 – Standard land shapes of the test substrate
- Figure F.1 – Measuring methods for pull strength
- Figure G.1 – Example of printed conditions of solder paste
- Figure G.2 – Temperature measurement of the specimen using thermocouples
- Tables [Go to Page]
- Table 1 – Test conditions of temperature cycling test
- Table A.1 – Example of test results of the acceleration factor (Sn63Pb37 solder alloy)
- Table A.2 – Example test results of the acceleration factor (Sn96,5Ag3Cu,5 solder alloy)
- Table A.3 – Material constant and inelastic strain range calculated by FEA for FBGA package devices as shown in Figure A.1 (Sn96,5Ag3Cu,5 solder alloy)
- Table D.1 – Types classification of the test substrate
- Table D.2 – Standard layers' configuration of test substrates
- Table G.1 – Stencil design standard for packages
- Table H.1 – Mechanical stresses to mounted area array type packages
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- 1 Domaine d'application
- 2 Références normatives
- 3 Termes, définitions et abréviations [Go to Page]
- 3.1 Termes et définitions
- 3.2 Abréviations
- 4 Généralités
- 5 Appareillage et matériaux d'essai [Go to Page]
- 5.1 Éprouvette
- 5.2 Matériel de soudage par refusion
- 5.3 Chambre de cycle de température
- 5.4 Enregistreur de résistance électrique
- 5.5 Substrat d’essai
- 5.6 Pâte à souder
- 6 Préparation de l'éprouvette
- 7 Essai de cycle de température [Go to Page]
- 7.1 Préconditionnement
- 7.2 Mesures initiales
- 7.3 Mode opératoire d'essai
- 7.4 Critère de fin de l'essai
- 7.5 Reprise
- 7.6 Mesures finales
- 8 Durée de vie de cycle de température
- 9 Points à spécifier dans la spécification de produit appropriée
- Annexe A (informative) Accélération de l'essai de cycle de température pour des joints brasés [Go to Page]
- A.1 Généralités
- A.2 Accélération de l'essai de cycle de température pour un joint brasé Sn-Pb
- A.3 Méthode de prédiction de la durée de vie de cycle de température pour un joint brasé Sn-Ag-Cu
- A.4 Facteur influant sur la durée de vie du cycle de température du joint brasé
- Annexe B (informative) Essai de continuité électrique des joints brasés du boîtier [Go to Page]
- B.1 Généralités
- B.2 Boîtier et circuit en guirlande
- B.3 Condition de montage et matériaux
- B.4 Méthode d'essai
- B.5 Essai de cycle de température utilisant le système de contrôle continu de la résistance électrique
- Annexe C (informative) Méthode d'essai de brasabilité par refusion pour le boîtier et la plage du substrat d'essai [Go to Page]
- C.1 Généralités
- C.2 Matériel d’essai [Go to Page]
- C.2.1 Substrat d’essai
- C.2.2 Étuve de préconditionnement
- C.2.3 Pâte à souder
- C.2.4 Épargne métallique pour sérigraphie
- C.2.5 Matériel de sérigraphie
- C.2.6 Matériel de montage du boîtier
- C.2.7 Matériel de soudage par refusion
- C.2.8 Appareil de contrôle à rayons X
- C.3 Processus de montage normalisé [Go to Page]
- C.3.1 Mesures initiales
- C.3.2 Préconditionnement
- C.3.3 Montage du boîtier sur le substrat d'essai
- C.3.4 Reprise
- C.3.5 Mesures finales
- C.4 Exemple de soudure défectueuse de boîtiers de type matriciel [Go to Page]
- C.4.1 Soudure repoussée par contamination de la surface de boule du boîtier BGA
- C.4.2 Mouillage défectueux de la boule de soudure par fissure dans le boîtier
- C.5 Points à mentionner dans la spécification du produit
- Annexe D (informative) Lignes directrices pour la conception du substrat d'essai [Go to Page]
- D.1 Généralités
- D.2 Norme de conception [Go to Page]
- D.2.1 Généralités
- D.2.2 Classification des spécifications du substrat
- D.2.3 Matériau du substrat d'essai
- D.2.4 Configuration des couches du substrat d'essai
- D.2.5 Forme de la plage du substrat d'essai
- D.2.6 Dimensions des plages de connexion du substrat d'essai
- D.3 Points à mentionner dans la spécification du produit
- Annexe E (informative) Résistance thermique du soudage par refusion pour le substrat d'essai [Go to Page]
- E.1 Généralités
- E.2 Appareillage d’essai [Go to Page]
- E.2.1 Étuve de préconditionnement
- E.2.2 Matériel de soudage par refusion
- E.3 Mode opératoire d'essai [Go to Page]
- E.3.1 Généralités
- E.3.2 Préconditionnement
- E.3.3 Mesures initiales
- E.3.4 Processus d’humidification (1)
- E.3.5 Fusion thermique (1)
- E.3.6 Processus d’humidification (2)
- E.3.7 Processus de fusion thermique (2)
- E.3.8 Mesures finales
- E.4 Points à mentionner dans la spécification du produit
- Annexe F (informative) Méthode de mesure de la résistance à la traction pour la plage du substrat d'essai [Go to Page]
- F.1 Généralités
- F.2 Appareillage et matériaux d'essai [Go to Page]
- F.2.1 Matériel de mesure de la résistance à la traction
- F.2.2 Matériel de soudage par refusion
- F.2.3 Substrat d’essai
- F.2.4 Boule de soudure
- F.2.5 Pâte à souder
- F.2.6 Flux
- F.3 Mode opératoire de mesure [Go to Page]
- F.3.1 Préconditionnement
- F.3.2 Dépôt de pâte à souder
- F.3.3 Emplacement des boules de soudure
- F.3.4 Processus de fusion thermique
- F.3.5 Mesure de la résistance à la traction
- F.3.6 Mesures finales
- F.4 Points à mentionner dans la spécification du produit
- Annexe G (informative) Processus de montage normalisé des boîtiers [Go to Page]
- G.1 Généralités
- G.2 Appareillage et matériaux d'essai [Go to Page]
- G.2.1 Substrat d’essai
- G.2.2 Pâte à souder
- G.2.3 Épargne métallique pour sérigraphie
- G.2.4 Matériel de sérigraphie
- G.2.5 Matériel de montage du boîtier
- G.2.6 Matériel de soudage par refusion
- G.3 Processus de montage normalisé [Go to Page]
- G.3.1 Mesures initiales
- G.3.2 Dépôt de pâte à souder
- G.3.3 Montage du boîtier
- G.3.4 Processus de fusion thermique
- G.3.5 Reprise
- G.3.6 Mesures finales
- G.4 Points à mentionner dans la spécification du produit
- Annexe H (informative) Contraintes mécaniques sur les boîtiers [Go to Page]
- H.1 Généralités
- H.2 Contraintes mécaniques
- Bibliographie
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Région d'évaluation de l'essai d'endurance
- Figure 2 – Profil de soudage par refusion type pour alliage de soudure Sn63Pb37
- Figure 3 – Profil de soudage par refusion type pour alliage de soudure Sn96,5Ag3Cu,5
- Figure 4 – Conditions d'essai de l'essai de cycle de température
- Figure A.1 – Dispositif sous boîtier FBGA et modèle FEApour le calcul des coefficients d'accélération AF
- Figure A.2 – Exemple de coefficients d'accélération AF avec un dispositif sous boîtier FBGA utilisant un alliage de soudure Sn96,5Ag3Cu,5
- Figure A.3 – Caractéristiques de fatigue d'un joint de microsoudure d'alliage Sn96,5Ag3Cu,5 (Nf = 20 % perte de charge par rapport à la charge initiale)
- Figure B.1 – Exemple de circuit d'essai pour l'essai de continuité électrique d'un joint brasé
- Figure B.2 – Exemple de mesure de la résistance contrôlée en continu lors de l'essai de cycle de température
- Figure C.1 – Mesure de la température de l'éprouvetteen utilisant des thermocouples
- Figure C.2 – Soudure repoussée par contamination sur la surface de la boule de soudure
- Figure C.3 – Soudure défectueuse en raison d'une coupure de la boule de soudure
- Figure D.1 – Formes des plages de connexion normales du substrat d'essai
- Figure F.1 – Méthodes de mesure de la résistance à la traction
- Figure G.1 – Exemple de conditions de dépôt de la pâte à souder
- Figure G.2 – Mesure de la température de l'éprouvette en utilisant des thermocouples
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau 1 – Conditions d'essai de l'essai de cycle de température
- Tableau A.1 – Exemple de résultats d'essai du facteur d'accélération (alliage de soudure Sn63Pb37
- Tableau A.2 – Exemple de résultats d'essai du facteur d'accélération (alliage de soudure Sn96,5Ag3Cu,5)
- Tableau A.3 – Constante de matériau et plage de contrainte inélastique, calculée par FEA pour des dispositifs sous boîtier FBGA représentés à la Figure A.1 (alliage de soudure Sn96,5Ag3Cu,5)
- Tableau D.1 – Classification des types de substrat d'essai
- Tableau D.2 – Configuration normalisée des couches des substrats d'essai
- Tableau G.1 – Norme de conception du stencil pour les boîtiers
- Tableau H.1 – Contraintes mécaniques sur les boîtiers montés de type matriciel [Go to Page]